看不見的入侵者:科學家在珊瑚共生體的DNA中發現古代病毒
一個國際海洋生物學家小組發現了古代RNA病毒的殘餘,這些病毒嵌入生活在造礁珊瑚內的共生生物的DNA中。這些RNA片段來自1.6億年前感染共生體的病毒。這一發現在6月1日發表在《自然》雜誌《通信生物學》上的一項開放性研究中得到了描述,它可以幫助科學家了解今天的珊瑚和它們的伙伴是如何抵禦病毒感染的。
但這是一個令人驚訝的發現,因為大多數RNA病毒並不以將自己嵌入它們所感染的生物體的DNA中而聞名。
研究表明,內源性病毒元素,或EVEs,廣泛出現在珊瑚共生體的基因組中。這些單細胞藻類被稱為甲藻,生活在珊瑚體內,並為它們提供戲劇性的色彩。EVE的發現強調了最近的觀察,即除逆轉錄病毒以外的病毒可以將其遺傳密碼的片段整合到其宿主的基因組中。
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海洋生物學家對Pocillopora珊瑚的珊瑚礁進行採樣。萊斯大學和俄勒岡州立大學的研究人員對珊瑚進行了研究,並在其共生體的基因組中發現了非逆轉錄病毒的片段,這可能是數百萬年前感染的結果。
“那麼它為什麼會出現在那裡呢?”研究的共同作者、萊斯大學的Adrienne Correa問道。”這可能只是一個意外,但是人們開始發現這些’意外’比科學家以前認為的要頻繁,而且它們在各種宿主中都被發現,從蝙蝠到螞蟻到植物到藻類。”
一種RNA病毒出現在珊瑚共生體中也是一個驚喜。
“這就是使這個項目對我來說如此有趣的原因,”研究的主要作者Alex Veglia說,他是Correa研究小組的一名研究生。”根據我們所知道的,這種病毒真的沒有理由出現在共生體的基因組中。”
這項研究得到了塔拉海洋基金會和國家科學基金會的支持,由俄勒岡州立大學的兩位科學家,博士後學者Kalia Bistolas和海洋生態學家Rebecca Vega Thurber領導。這項研究提供了線索,可以幫助科學家更好地了解病毒對珊瑚礁健康的生態和經濟影響。
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萊斯大學研究生Alex Veglia和海洋生物學家Adrienne Correa共同領導了一項研究,在珊瑚共生體的基因組中發現了非逆轉錄病毒的片段。資料來源:萊斯大學
研究人員沒有在過濾後的海水樣本中或在無甲藻的石珊瑚、水珊瑚或水母的基因組中發現來自RNA病毒的EVEs。但是EVEs在從幾十個珊瑚礁地點收集的珊瑚共生體中普遍存在,這意味著致病病毒曾經–而且可能仍然–對其目標宿主很挑剔。
“地球上的病毒有很大的多樣性,”Correa說,包括逆轉錄病毒在內的病毒有很多方式通過感染宿主進行複制。”我們的研究很酷的一個原因是這種RNA病毒不是一種逆轉錄病毒,鑑於此,你不會期望它能整合到宿主的DNA中。”
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萊斯大學研究生Alex Veglia為萊斯大學和俄勒岡州立大學的研究人員的一項研究對珊瑚進行採樣,該研究在珊瑚共生體的基因組中發現了非逆轉錄病毒的片段。背景是萊斯大學海洋生物學家Adrienne Correa。
Correa說:”在相當長的幾年裡,我們在珊瑚群中看到了大量的病毒,但很難確定它們感染的是什麼,因此,這可能是我們擁有的關於珊瑚群相關病毒的實際宿主的最好、最具體的信息。現在我們可以開始問,為什麼共生體保留了那個DNA,或部分基因組。為什麼它在很久以前沒有丟失?”
EVEs已經保存了數百萬年,這一發現表明它們可能以某種方式對珊瑚共生體有益,並且有某種機制驅動EVEs的基因組整合。
Veglia說:”接下來我們可以有很多途徑,比如這些元素是否被用於甲藻內的抗病毒機制,以及它們如何可能影響珊瑚礁的健康,特別是當海洋變暖時,”。
“如果我們面對的是海水溫度的上升,那麼共生藻類物種是否更有可能包含這種內源性的病毒元素?在它們的基因組中擁有EVE,是否會提高它們抵禦當代RNA病毒感染的機率?在另一篇論文中,我們表明,當珊瑚經歷熱應力時,RNA病毒的感染增加。所以有很多移動的部分。而這是這一難題的另一個很好的部分。”
Correa說:”我們不能假設這種病毒有負面作用。但與此同時,它看起來確實在這些溫度壓力條件下變得更有生產力”。